绪论-第一章（含答案）
一、(共35分)填空题（在空白处填上正确的内容）
1、材料按化学组成可分为________、________、________、________。
答案：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料
2、工程材料是指具有一定的________，在特定条件下能够承担某种功能，被用来制取零件和元件的材料。
答案：性能
3、工程材料按使用性能分类，可分为________和________两大类。
答案：结构材料、功能材料
4、在结构材料中，________是应用最广泛的工程材料。
答案：金属材料
5、金属材料按其化学组成可分为________和________两大类。
答案：黑色金属材料（钢和铸铁）、有色金属材料（除钢铁之外的金属材料）
6、表征金属材料塑性指标的有________和________，分别用符号δ和ψ表示。
答案：延伸率、断面收缩率
7、材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为________。
答案：冲击韧性
8、材料常用的塑性指标有________和________两种。
答案：延伸率、断面收缩率。
9、金属材料在无数次________作用下而不破坏的最大应力叫疲劳强度。
答案：交变应力
10、结构材料是以其________为性能指标，用来制造承受载荷、传递动力的零件和构件的材料。
答案：力学性能
11、最常用的硬度指标有________硬度、________硬度和________硬度。
答案：布氏、洛氏、维氏
12、材料抵抗变形和断裂的能力称为________。
答案：强度
13、在交变应力作用下，零件所承受的应力虽然低于其________，但经过较长时间的工作会产生裂纹或突然断裂，这种现象称为材料的疲劳。
答案：屈服强度
14、功能材料是以其________为性能指标，用来制造具有特殊性能的元件的材料。
答案：物理性能
15、从金属的力学性能考虑，工业中一些需要较大变形的加工工序如轧制，挤压，拉拔，应选________较低，________较高的材料。
答案：硬度、塑性
16、按照材料的化学组成，可以将工程材料分为________、________、________和________四大类。
答案：金属材料、无机非金属材料（陶瓷材料）、高分子材料、复合材料
17、材料在弹性范围内，应力与应变的比值E称为________，它标志材料________的能力。答案：弹性模量、抵抗弹性变形
18、材料按化学组成可分为________、________、________和________。
答案：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料
二、(共2分)单项选择（下列题中选项可能多个正确，但只选择其中最佳的一项）
1、金属材料在受到大能量一次冲击时，其冲击抗力主要取决于（）。
A、强度
B、塑性
C、冲击韧性
答案：C
三、(共4分)是非题（判断下列说法正确与否,正确用√错误用×表示）
1、金属材料的力学性能指标有多种，其中疲劳强度是衡量材料在冲击载荷作用下的力学性能指标之一。（）
答案：(√)
2、HRC是维氏硬度的符号，它主要用于测量淬火钢等工件的硬度。（）
答案：(×)
3、洛氏硬度值是根据压头压入被测材料的深度来确定的。( )
答案：(√)
4、用淬火钢球做压头的硬度试验都是布氏硬度试验。( )
答案：(×)
四、(共74分)问答题（回答下列问题，有计算时应列出公式、算式及计算步骤）
1、工程技术界通常用材料的条件屈服极限σ0.2来表示材料的屈服极限，为什么？
答案：材料的屈服极限σs表示刚刚发生塑性变形时的应力。（2分）在拉伸试验时，σs 值是很难测定的。（2分）为了测定的方便，通常将已发生0.2%塑性变形时的应力，即条件屈服极限σ0.2作为材料的屈服极限。（2分）
2、常用力学性能指标（强度、硬度、塑性、韧性）之间的相互关系有什么规律（限于钢中）？该规律对使用钢材有何指导作用？
答案：在钢中，强度与硬度成正比关系，即：σb=K·HB；（1分）
塑形与韧性也成正比关系（虽然没有表达式），即塑性越高，其韧性也越高。（1分）
在钢中，强度、硬度越高，则塑性、韧性越低，反之亦然。（2分）
这一规律在合理使用材料的力学性能时具有重要的指导意义。如果追求高强度、高硬度，就必然带来塑性和韧性的下降，反之亦然。（1分）在实际应用时，应针对零件的使用条件，抓主要矛盾，再顾及次要方面，做到合理的性能匹配。（1分）
3、在阅读论文时看到某黄铜的硬度为96HB10/1000/30，请简述该硬度的测试方法、测试条件和测试结果。
答案：由96HBS10/1000/30可知：
测试方法：布氏硬度法；（2分）
测试条件：压头为Ф10mm 钢球；（1分）载荷9800N ，（1分）加载保持时间30s ，（1分） 测试结果：硬度值为96MPa 。（1分）
4、下图为5种材料的应力-应变曲线：①45钢；②铝青铜；③35钢；④硬铝；⑤纯铜。试问：
（1）当外加应力为30MPa 时，各材料处于什么状态？
（2）有一用35钢制做的轴，使用中发现弹性弯曲较大，如改用45钢制做该轴，能否减少弹性变形？如已出现塑性变形呢？ 5 10
0 80
ε(%)
20
30
40 50 60
70
10 15 20 25 30 35 40 45 50①
② ③ ④
⑤ σ（M P a ）
答案：（1）①处于弹性变形阶段；（0.5分）②、③、④处于塑性变形阶段；（1.5分）⑤已断裂。（0.5分）
（2）不能减少弹性变形。（1.5分）如已出现塑性变形，改用45钢时可使塑性变形减小（1.5分），或不出现塑性变形（0.5分）。
5、在阅读论文时看到某黄铜的硬度为96HB10/1000/30，请简述该硬度的测试方法、测试条件和测试结果。
答案：由96HBS10/1000/30可知：
测试方法：布氏硬度法（2分）；
测试条件：压头为Ф=10mm 钢球（1分）；载荷9800N （1分）；加载保持时间30s （1分）。 测试结果：硬度值为96MPa （1分）。
6、用比较法阐述布氏、洛氏、维氏硬度试验法的主要优缺点。
答案：布氏硬度值有物理含义，能比较准确地反映材料的硬度（1分）；其缺点是只能测定硬度小于HB450的软材料，测试过程较繁（1分）。
洛氏硬度法能直接从表盘上读出硬度值，测试简便，能用于测定软材料和硬材料的硬度（1分）；其缺点是误差较大，A 、B 、C 三级之间不能统一（1分）。
维氏硬度具有布氏硬度、洛氏硬度法的优缺点，克服了它们的缺点（1分），唯一的不足是测试过程较繁（1分）。
7、请用数学表达式表示材料的弹性模量E ，并说明其意义。
答案：
材料在弹性变形范围内，应力与应变间成正比关系：
σ= E ·ε （0.5分）；
其中，σ—应力（MPa ）（0.5分）；ε—应变（0.5分）；E —弹性模量，单位为MPa （0.5分）。 即：
εσ=E （1分）。
意义：表示材料在弹性变形范围内，应力与应变间的关系（2分），也可看作金属材料产生弹性变形的难易程度（1分）。
8、简述弹性变形与塑性变形的基本概念。
答案：材料的变形量与所受的应力成正比例增加（1分），当外力去除后变形完全消失（1分），这种变形称为弹性变形。
当材料所受应力超过一定极限后，在外力去除后，变形不能完全消失而残留下一些变形（1分），这部分残留变形称为塑性变形（1分）。
9、有一碳钢制支架刚度不足，有人要用热处理强化；有人要另选合金钢；有人要改变零件截面形状解决。哪种方法合理？为什么？
答案：采用改变零件界面形状的方法合理（1分）。
要提高材料的刚度，就必须选用弹性模量较大的材料（1分），而材料的弹性模量主要取决于各种材料的本性（1分），一些处理方法如热处理、合金化等对它的影响很小（1分），因此用热处理强化或选合金钢等办法无法解决刚度不足的问题（1分）。
零件的刚度大小取决于零件的几何形状和材料的种类（1分），因此可以通过改变零件截面形状来提高支架刚度。
10、现要在同一台洛氏硬度机上测定一块黄铜的硬度和一块钢经淬火后的硬度，请确定其测定方案和规范。
答案：
材料：黄铜
方案：HRB （1.5分） 规范：压头为161'
'φ
钢球（0.5分）； 总试验力980.7N [100公斤力] （0.5分）； 保压时间30s （0.5分）。
材料：淬火钢
方案：HRC （1.5分）
规范：压头为120°金刚石圆锥体（0.5分）； 总试验力1471.0N [150公斤力]（0.5分）； 保压时间10s （0.5分）。
11、材料的力学性能在机械零件设计和制造时有什么作用？
答案：材料的力学性能是机械零件设计和校核的重要依据(2分)，也是零件制造时检验的重要依据（2分）。
